Aktin je strukturní protein nacházející se ve všech eukaryotických buňkách. Podílí se na sestavení cytoskeletu a svalu.
Co je aktin?
Actin je molekula proteinu s velmi starou vývojovou historií. Jako strukturní protein je přítomen v cytoplazmě každé eukaryotické buňky a v sarkomeru všech svalových vláken. Spolu s mikrotubuly a intermediárními vlákny tvoří cytoskelet každé buňky ve formě aktinových vláken. Je společně odpovědný za formování buněčné struktury a pohyb molekuly a buněčné organely v buňce. Totéž platí pro soudržnost buněk prostřednictvím těsných spojů nebo spojů. Ve svalových vláknech působí aktin společně s Proteinů myosin, troponin a tropomyosin, generuje svaly kontrakce. Aktin lze rozdělit na tři funkční jednotky alfa-aktin, beta-aktin a gama-aktin. Alfa-aktin je strukturní složkou svalových vláken, zatímco beta- a gama-aktin se nacházejí hlavně v cytoplazmě buněk. Aktin je vysoce konzervovaný protein, který se vyskytuje s velmi malými odchylkami v aminokyselinové sekvenci v jednobuněčných eukaryotických buňkách. U lidí 10 procent všech bílkovin molekuly ve svalových buňkách sestávají z aktinu. Všechny ostatní buňky stále obsahují 1 až 5 procent této molekuly v cytoplazmě.
Funkce, akce a úkoly
Actin plní důležité funkce v buňkách a svalových vláknech. V cytoplazmě buňky tvoří jako součást cytoskeletu hustou trojrozměrnou síť, která drží pohromadě buněčné struktury. V určitých bodech sítě se struktury navzájem posilují a vytvářejí membránové boule, jako jsou mikroklky, synapsy nebo pseudopodia. Pro buněčné kontakty jsou k dispozici adherenční spojení a těsná spojení. Aktin tedy celkově přispívá ke stabilitě a tvaru buněk a tkání. Kromě stability poskytuje aktin také transportní procesy v buňce. Pevně váže důležitou konstrukčně související transmembránu Proteinů aby zůstali v prostorové blízkosti. S pomocí myosinů (motor Proteinů), aktinová vlákna také přebírají transport na krátké vzdálenosti. Například mohou být vezikuly transportovány na membránu. Na delší vzdálenosti se dostávají mikrotubuly pomocí motorických proteinů kinesinu a dyneinu. Aktin dále také zajišťuje motilitu buněk. Buňky musí být schopny migrovat v těle při mnoha příležitostech. To platí zejména během imunitních reakcí nebo hojení ran, stejně jako při obecných pohybech nebo změnách tvaru buněk. Pohyby mohou být založeny na dvou různých procesech. Za prvé může být pohyb spuštěn řízenou polymerační reakcí a za druhé prostřednictvím interakce aktin-myosin. Při interakci aktin-myosin jsou aktinová vlákna strukturována jako svazky fibril, které pomocí myosinu fungují jako trakční lana. Aktinová vlákna mohou vytvářet buněčné výrůstky ve formě pseudopodií (filopodia a lamellipodia). Kromě mnoha funkcí v buňce je aktin samozřejmě zodpovědný za svalovou kontrakci jak kosterního svalstva, tak hladkého svalstva. Tyto pohyby jsou také založeny na interakci aktin-myosin. Aby se to zajistilo, je mnoho aktinových vláken spojeno s jinými proteiny velmi uspořádaným způsobem.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty
Jak již bylo zmíněno dříve, aktin se nachází ve všech eukaryotických organismech a buňkách. Je vnitřní složkou cytoplazmy a poskytuje buněčnou stabilitu, ukotvení strukturně příbuzných proteinů, transport vezikul na krátkou vzdálenost do buněčná membránaa pohyblivost buněk. Bez aktinu by přežití buněk nebylo možné. Existuje šest různých variant aktinu, které jsou rozděleny do tří variant alfa, jedné varianty beta a dvou variant gama. Alfa aktiny se podílejí na tvorbě a kontrakci svalů. Beta-aktin a gama-1-aktin mají velký význam pro cytoskelet v cytoplazmě. Gama-2-aktin je zase zodpovědný za hladké svalstvo a střevní svalstvo. Během syntézy se nejprve vytvoří monomerní globulární aktin, který je také známý jako G-aktin. Individuální monomerní protein molekuly na oplátku se shromáždí za polymerace za vzniku vláknitého F-aktinu. Během procesu polymerace se několik globulárních monomerů spojí a vytvoří dlouhý vláknitý F-aktin. Sestavování i demontáž řetězů jsou velmi dynamické. To znamená, že aktinové lešení lze rychle přizpůsobit aktuálním požadavkům. Kromě toho je tímto procesem zajištěn také pohyb buněk. Tyto reakce mohou být inhibovány takzvanými inhibitory cytoskeletu. Tyto látky se používají k inhibici polymerací nebo depolymerací. Mají léčivý význam jako drogy v kontextu chemoterapie.
Nemoci a poruchy
Protože aktin je nezbytnou součástí všech buněk, mnoho strukturálních změn způsobených mutací vést k smrti organismu. Mutace v genech kódujících alfa-aktiny mohou způsobit svalová onemocnění. To platí zejména pro alfa-1-aktin. Vzhledem k tomu, že alfa-2-aktin je zodpovědný za aortální sval, mutace v ACTA2 gen může způsobit familiární hrudník aortální aneuryzma. ACTA2 gen kóduje alfa-2-aktin. Mutace ACTC1 gen pro srdeční alfa-aktin způsobuje dilataci kardiomyopatie. Kromě toho může mutace ACTB jako genu kódujícího cytoplazmatický beta-aktin způsobit velké a difúzní B-buňky lymfom, Nějaký autoimunitní onemocnění může mít zvýšené hladiny aktinu protilátky. Zejména to platí pro autoimunitu játra zánět. Toto je chronické zánět jater to vede k játra cirhóza z dlouhodobého hlediska. Zde se nachází protilátka proti aktinu hladkého svalstva. Ve smyslu diferenciální diagnostika, nicméně, autoimunitní zánět jater není tak snadné odlišit od chronické virové hepatitidy. To je proto, že protilátky proti aktinu mohou být také stimulovány v menší míře u chronických virů zánět jater.
